一种柔性拉伸应变型传感器制造技术

本实用新型专利技术适用于传感器领域，提供了一种柔性拉伸应变型传感器。所述柔性拉伸应变型传感器，包括敏感单元和金属电极，所述敏感单元具有哑铃型结构，包括拉伸部和分别与所述拉伸部两端相连的一组端部，且所述端部的横截面积在背离所述拉伸部的方向上渐增设置，所述金属电极与所述端部固定连接。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于传感器领域，尤其涉及一种柔性拉伸应变型传感器。
技术介绍
应变型传感器是一种能将机械形变信息转换成电阻或电容等电信号输出的一种装置。自1885年英国物理学家开尔文发现金属在承受压力(拉力或扭力)后产生应变电阻效应以来，金属、金属合金及具有压阻效应的半导体材料成为应变型传感器敏感单元的主要敏感材料。随着科技的快速发展，生物力学检测、康复医疗、智能机器人、可穿戴设备等领域复杂结构的力学测量，不但要求传感器要具备良好的应力-电阻特性，而且要有优秀的柔韧性能。由于金属、金属合金及半导体材料本身弹性模量的限制，金属式或半导体式电阻应变传感器存在以下缺点：柔性差、力学量变化幅度较小、结构复杂，制造成本高。所以传统型的金属式或半导体式电阻应变传感器在这些领域的应用就受到了限制，不能满足当前科技发展的要求。因此，急需开发一种新的柔韧性优良、结构简单、安装方便的柔性应变型传感器以满足当前技术及应用发展的迫切要求。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种柔性拉伸应变型传感器，旨在解决传统的金属型、金属合金型或半导体型应变传感器柔性差、结构复杂等问题。本技术是这样实现的，一种柔性拉伸应变型传感器，包括敏感单元和金属电极，所述敏感单元具有哑铃型结构，包括拉伸部和分别与所述拉伸部两端相连的一组端部，且所述端部的横截面积在背离所述拉伸部的方向上渐增设 置，所述金属电极与所述端部固定连接。进一步的，所述敏感单元由导电橡胶制成。进一步的，所述拉伸部为圆柱形、长方体形、棱柱形中的一种，且所述拉伸部的长径比大于1。进一步的，所述端部为梯形台、棱台、圆台中的一种。进一步的，所述金属电极包括用于与外部拉伸运动装置固定安装、且连接外电路的外接部和用于固定所述敏感单元的夹套部，所述夹套部夹紧套设在所述端部周侧。优选的，所述拉伸部为长方体形，所述端部为梯形台，所述金属电极呈对称结构，且所述夹套部在所述梯形台的一侧面缝接、套设在所述梯形台周侧。优选的，所述拉伸部为长方体形，所述端部为梯形台，所述夹套部在所述梯形台的一棱角处缝接、套设在所述梯形台周侧。优选的，所述拉伸部为圆柱形，所述端部为圆台，所述夹套部夹紧套设在所述圆台周侧。优选的，所述拉伸部为圆柱形，所述端部为圆台，所述夹套部夹紧套设在所述圆台周侧，所述外接部包括分别与所述夹套部两端相连、且对称叠压的一组空心圆环。优选的，所述拉伸部为棱柱形，所述端部为棱台，所述夹套部夹紧套设在所述棱台周侧。本技术提供的拉伸应变传感器具有良好的柔性和弹性，能够产生较高的机械拉伸形变量，且同时具有应变-电阻效应应变-和电容效应。此外，本技术所述拉伸应变传感器能够紧贴物体表面设置，而且结构简单、制造成本低，容易安装，方便使用在生物力学检测、康复医疗、人工智能等领域具有广阔的应用前景。进一步的，本技术提供的拉伸应变传感器，哑铃形状的敏感单元结构设计以及梯形台、棱台或圆台结构的金属电极结构设计，使得所述金属电极与 所述敏感单元表面之间在静态和动态拉伸情况下均具有良好的接触、不会出现拉脱的情况。此外，这种结构设计可以在保证所述金属电极和被所述金属电极包覆的敏感单元的端部有良好的表面接触的前提下，对所述敏感单元的端部不会增加过大的压力负担。附图说明图1是本技术实施例1、2提供的柔性拉伸应变型传感器的整体结构正面图；图2是本技术实施例1、2提供的柔性拉伸应变型传感器的整体结构纵切面图；图3是本技术实施例1提供的拆分后的敏感单元的正面结构图；图4是本技术实施例1提供的拆分后的敏感单元的纵切面结构图；图5是本技术实施例1提供的拆分后的金属电极未安装前的的展开结构图；图6是本技术实施例2提供的拆分后的敏感单元的正面结构图；图7是本技术实施例2提供的拆分后的敏感单元的纵切面结构图；图8是本技术实施例2提供的拆分后的一端金属电极的展开结构图；图9是本技术实施例2提供的拆分后的另一端金属电极的展开结构图；图10是本技术实施例3提供的拆分后的敏感单元和金属电极的整体结构图；图11是本技术实施例3提供的拆分后的敏感单元结构图；图12是本技术实施例3提供的拆分后的一端金属电极的安装状态结构图；图13是本技术实施例3提供的拆分后的金属电极的展开状态结构图；图14是本技术实施例3提供的拆分后的另一端金属电极的安装状态结构图；图15是本技术实施例4提供的柔性拉伸应变型传感器的整体结构正面图；图16是本技术实施例4提供的柔性拉伸应变型传感器的整体结构纵切面图；图17是本技术实施例4提供的拆分后的敏感单元结构图；图18是本技术实施例4提供的拆分后的金属电极的展开结构图；图19是本技术实施例4提供的拆分后的金属电极的安装状态正面结构图；图20是本技术实施例4提供的拆分后的金属电极的安装状态侧面结构图。具体实施方式为了使本技术要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。结合图1-20，本技术提供了一种柔性拉伸应变型传感器10，包括敏感单元11和金属电极12，所述敏感单元11具有哑铃型结构，包括拉伸部111和分别与所述拉伸部111两端相连的一组端部112，且所述端部112的横截面积在背离所述拉伸部111的方向上渐增设置，所述金属电极12与所述端部112固定连接。具体的，所述敏感单元11由导电橡胶制成，可产生拉伸形变。所述敏感单元11的拉伸部111是敏感单元11的拉力-电阻敏感区。优选的，所述拉伸部111为圆柱形、长方体形、棱柱形中的一种，且所述拉伸部111的长径比大于1。本技术中，所述长径比包括圆柱形的长度与截面直径的比例、长方体形的长度与其截面对角线的比例、棱柱形的长度与其截面边长的比例。所述敏感单元11的端部112在背离所述拉伸部111的方向上渐增设置，使 得所述端部112的尺寸逐渐增加、平滑过渡，实现所述端部112各横截面积形状相似、面积不等的体型结构。具体的，所述端部112优选为梯形台、棱台、圆台中的一种。进一步的，本技术实施例中，所述金属电极12的材质不受限制，包括不锈钢、铝、铜、镍等。优选的，所述金属电极12包括用于与外部拉伸运动装置固定安装、且连接外电路的外接部121和用于固定所述敏感单元11的夹套部122，所述夹套部122夹紧套设在所述端部112周侧。所述金属电极12可设置成对称结构，也可设置成非对称结构。进一步的所述外接部121，除了用于外接电路连接输出形变导致的电信号，同时也用于讲传感器固定在外部拉伸运动装置上，对传感器敏感单元施加拉伸力致其产生形变。具体的，所述外接部121可设计为空心圆环状，其空心圆环便于所述柔性拉伸应变型传感器10与外部测量或动力结构通过螺母安装连接。且所述金属电极12可设计一个空心圆环形成外接部121，如具体实施例1、2、3的附图所示，也可设计两个空心圆环对称叠压形成外接部121，如具体实施例4的附图所示。所述夹套部122用于夹紧套设在所述端部112周侧，因此，其形状可以根据所述端部112的形状进行设计，本技术不作严格限定。本技术实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种柔性拉伸应变型传感器，包括敏感单元和金属电极，其特征在于，所述敏感单元具有哑铃型结构，包括拉伸部和分别与所述拉伸部两端相连的一组端部，且所述端部的横截面积在背离所述拉伸部的方向上渐增设置，所述金属电极与所述端部固定连接。

【技术特征摘要】
1.一种柔性拉伸应变型传感器，包括敏感单元和金属电极，其特征在于，所述敏感单元具有哑铃型结构，包括拉伸部和分别与所述拉伸部两端相连的一组端部，且所述端部的横截面积在背离所述拉伸部的方向上渐增设置，所述金属电极与所述端部固定连接。2.如权利要求1所述的柔性拉伸应变型传感器，其特征在于，所述敏感单元由导电橡胶制成。3.如权利要求1所述的柔性拉伸应变型传感器，其特征在于，所述拉伸部为圆柱形、长方体形、棱柱形中的一种，且所述拉伸部的长径比大于1。4.如权利要求1所述的柔性拉伸应变型传感器，其特征在于，所述端部为梯形台、棱台、圆台中的一种。5.如权利要求1-4任一所述的柔性拉伸应变型传感器，其特征在于，所述金属电极包括用于与外部拉伸运动装置固定安装、且连接外电路的外接部和用于固定所述敏感单元的夹套部，所述夹套部夹紧套设在所述端部周侧。6.如权利要求5所述的柔...

【专利技术属性】
技术研发人员：李大军，訾福利，徐行涛，
申请(专利权)人：深圳市慧瑞电子材料有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44